Não se pode produzir concreto endurecido de alta qualidade se o concreto no estado fresco não tiver propriedades satisfatórias. A mais importante dessas propriedades é a trabalhabilidade, que agrupa várias propriedades fundamentais do concreto fresco. Portanto, quando os concretos frescos apresentam características de consistência e dimensão máxima do agregado adequadas ao tipo da obra a que se destinam e aos métodos de lançamento, de adensamento e de acabamento que vão ser adotados, não apresentam segregação ou exsudação, podem ser adequadamente compactados e envolverem as armaduras, diz ser ele trabalhável. A trabalhabilidade do concreto é fundamental para se conseguir uma compactação que assegure a máxima massa específica possível, com aplicação de uma quantidade de energia compatível com o processo de adensamento a ser empregado. Desta forma a trabalhabilidade é afetada pelas características do próprio concreto, representadas pela sua consistência, que corresponde ao grau de plasticidade da massa e pela sua capacidade de manter-se homogênea (Sobral, H. S., 2000, 32p.).
A principal desvantagem de incorporar uma fibra em compósitos cimentícios é a perda de trabalhabilidade e o aumento da dificuldade de moldagem. Essa condição leva, principalmente, a trabalhabilidade insatisfatória e a altos volumes de ar retido no concreto, resultando na redução de sua resistência mecânica e durabilidade do material compósito. Contudo, o concreto moderno pode ser projetado para ter uma alta trabalhabilidade que permita que o concreto flua em possíveis regiões congestionadas pelo reforço e preencha formas complexas sem que ocorra segregação (Dawood, E. T. and Ramli, M., 2011, p. 814-820).
Alguns parâmetros estão relacionados à eficácia da fibra, enquanto material de reforço estrutural, dentre eles estão a natureza das fibras, sua quantidade, sua orientação e a fluidez do concreto fresco. A orientação das fibras dentro da matriz é afetada por vários parâmetros, essencialmente a geometria das fibras e seus efeitos de interação, a fluidez do concreto, os meios de despejar e compactar o concreto, a geometria dos moldes de concreto e sua dimensão. Os parâmetros de reologia do material que flui, particularmente a tensão de escoamento e o efeito de parede gerado pela geometria da fôrma, são as maiores influências na orientação das fibras dentro do concreto fresco. A distribuição e orientação das fibras é, por sua vez, o parâmetro que mais influencia a ductilidade dos concretos reforçados com fibra. A contribuição das fibras para a ductilidade do elemento depende de sua distribuição dentro do concreto e especialmente de sua orientação. É necessária uma boa distribuição para obter os melhores benefícios das fibras (Boulekbache, B. et al., 2010, p. 1664-1671).
A trabalhabilidade do concreto fresco pode ser determinada através do ensaio de abatimento. Os resultados desse ensaio têm indicado que a adição de fibras reduz o abatimento, diminuindo assim a trabalhabilidade do concreto fresco. Isso se deve ao fato de que a adição de fibras pode formar uma estrutura de rede na matriz de concreto, restringindo assim o fluxo. Além disso, devido ao elevado volume e a grande área de superfície das fibras, ocorre um aumento da viscosidade da mistura de concreto. Para melhorar a trabalhabilidade do concreto reforçado com fibras pode-se limitar o conteúdo volumétrico das fibras poliméricas a uma faixa de 0,1% a 1% e adicionar mais água. No entanto, a adição de água afetará negativamente a resistência mecânica do concreto. Portanto, aditivos plastificantes ou redutores de água são frequentemente usados em concreto reforçado com fibras para melhorar a trabalhabilidade sem aumentar o teor de água (Yin, S. et al.,2015, p. 180-188).
Os autores Wu et al. (2015, p. 8-14) pesquisaram os efeitos do teor e forma da fibra de aço em algumas propriedades mecânicas do concreto de ultra alto desempenho (UHPC) reforçado com fibra, nesse estudo foram utilizadas três fibras de aço conformadas (retas, corrugadas e em forma de gancho) com diferentes teores de fibras por volume (Vf = 0%, 1%, 2% e 3%). Os resultados
Analisando esses resultados pode-se verificar que com a incorporação de 1%, 2% e 3% de fibras de aço linear, a fluidez diminuiu gradualmente em 14,9%, 25,6% e 38,1%, respectivamente. Segundo os autores, isso pode ter ocorrido devido ao aumento da área superficial específica associada ao aumento da quantidade de fibras. Além disso, as fibras de aço foram distribuídas aleatoriamente na matriz e atuaram como esqueleto, podendo ter dificultando o fluxo do concreto fresco. A fluidez foi afetada pela forma da fibra. As amostras de UHPC com fibras de extremidade com gancho tiveram a menor fluidez quando comparadas àquelas com fibras retas e corrugadas. A fluidez das misturas com 1%, 2% e 3% de fibras de aço com ganchos foi reduzida em 20,9%, 35,8% e 51,2% em comparação com aquelas com a mesma quantidade de fibras retas. Para as misturas com 1%, 2% e 3% de fibras corrugadas, reduziu em 17,7%, 31,2% e 45,1%, respectivamente. Isso ocorreu principalmente porque fibras deformadas poderiam aumentar o atrito entre fibras e agregados, de modo a aumentar a coerência com a matriz e, assim, reduzir a fluidez. Além disso, a mudança na forma torna as fibras mais propensas a se agruparem.
Figura 2.5 - Efeitos do teor e forma da fibra de aço na fluidez pelo espalhamento das misturas frescas de UHPC.
Fonte: Adaptação de Wu et al., 2015.
Os autores Sadrinejad, et al. (2018, p. 72-82) avaliaram as propriedades mecânicas e de durabilidade do concreto contendo fibras sintéticas híbridas.
Nesse estudo foram utilizados dois tipos diferentes de fibras, incluindo fibra de poliolefina (PO) com textura de superfície em relevo contínuo, em tamanho macro, com 48-50 mm de comprimento e 1-1,5 mm de diâmetro; e fibra de polipropileno (PP), em tamanho micro, com 12 mm de comprimento e 0,02 mm de diâmetro. As misturas consistiram de fibras poliolefinas nas frações volumétricas de 0,5%, 1% e 1,5%, sendo que parte delas foi substituída por fibras PP nas frações volumétricas de 0,1% e 0,2%. As características frescas de misturas simples e fibrosas, incluindo os valores de abatimento e os tempos de cone invertido, foram estudadas. A incorporação de fibra PO nas misturas nas frações de volume de 0,5%,1% e 1,5% reduziu o valor de abatimento em 20%, 40% e 75%, respectivamente. Além disso, a presença de fibras de PP nas misturas em uma fração de volume de 0,1% e 0,2% causou redução de queda de 15% e 25%, respectivamente. Em misturas incluindo fibras híbridas com o mesmo conteúdo de fibra, a substituição de uma parte das fibras PO por fibras de PP levou a uma maior perda de abatimento, o que está de acordo com estudos publicados anteriormente que indicaram a substituição de uma parte de macro fibras por micro as fibras reduzem a queda de misturas. Essa redução de queda pode ser atribuída ao fato de que as fibras têm uma área de superfície mais alta em comparação aos agregados e precisam de mais pasta de cimento para cobrir sua superfície; portanto, as fibras aumentam a viscosidade das misturas e reduzem a trabalhabilidade do concreto. Devido a este ponto e à diferença entre a geometria das fibras PP e PO resultando em maior área superficial das fibras PP em comparação às fibras PO na mesma fração volumétrica, pode-se explicar por que a substituição de uma parte da fibra PO com fibras PP reduz a trabalhabilidade de misturas.